Oltre il genoma

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Autrice: Elena Floris, 4E Liceo Scientifico “Galileo Ferraris” di Varese 

Quattordici anni fa sembrava che il sequenziamento del genoma umano avesse svelato i segreti del DNA. Ma questo importante traguardo ha fatto nascere nuove domande. L’obiettivo successivo era capire come l’informazione genetica venisse interpretata dalle singole cellule del nostro corpo.

Quasi ogni nostra cellula ha la stessa sequenza di DNA, ma un neurone non è certamente uguale a una cellula cardiaca. Un video divulgativo di “Nature” paragona il Dna a una sinfonia: per raggiungere la propria specifica identità le cellule leggono il codice genetico in modi diversi a seconda del loro ruolo, proprio come in un’orchestra ciascuno strumento interpreta lo spartito. Stesse note, ma suoni diversi. In più ogni direttore d’orchestra dà la propria interpretazione. Allo stesso modo l’epigenoma, condizionato dall’ambiente, aggiunge “note” chimiche al DNA, e queste determinano se quel gene sarà attivo o inattivo, se si esprimerà molto o poco.

Per questo è entrata in gioco l’epigenetica. L’epigenoma riguarda modificazioni non dovute a cambi di nucleotidi nella sequenza del gene ma a fattori come cambiamenti della struttura della cromatina, che determinano modifiche nella regolazione dell’espressione dei geni. L’epigenetica studia la trasmissibilità di queste trasformazioni nelle generazioni successive.

Affrontare le malattie con le sole informazioni sul genoma sarebbe come “lavorare con un braccio legato dietro la schiena”. Una mappa del profilo epigenetico di diverse cellule era quindi fondamentale. Il compito non era dei più semplici visto che, a differenza del genoma, l’epigenoma cambia con il tipo di cellula e di tessuto.

Un’anticipazione è giunta nel 2012 da ENCODE, un progetto per identificare tutti gli elementi funzionali della sequenza del genoma umano. I primi risultati hanno evidenziato l’intensa attività della parte non codificante del nostro genoma dimostrando che ospita milioni di interruttori per l’attivazione e il silenziamento dei geni. Nonostante i progressi tecnologici, mancava ancora la comprensione sistematica di come il panorama epigenomico contribuisca all’insorgenza e progressione delle malattie umane.

L’esito di un programma di ricerca molto più ambizioso, il Roadmap Epigenomics Project guidato dall’US National Institutes of Health, è arrivato a febbraio 2015. In questo progetto i ricercatori hanno integrato informazioni su marcatori istonici, metilazione del DNA, accessibilità del DNA e espressione dell’RNA, per desumere mappe ad alta risoluzione degli elementi regolatori, analizzati congiuntamente attraverso un totale di 127 epigenomi di riferimento, che vanno da quelli di staminali in vari stadi di differenziamento a quelli di differenti tessuti adulti sani o con malattie neurodegenerative e autoimmuni o alcuni tumori.

Fra i risultati più generali c’è che l’attività dei geni dipende da un intreccio di modifiche che agiscono insieme: si stima che 20.000-40.000 sequenze regolatorie siano attive in ogni tipo cellulare per determinarne struttura e funzioni, coordinando l’espressione di metà dei geni.

Quanto alle malattie, è difficile stabilire un legame causale tra esse e i cambiamenti epigenetici. Ma identificare questi cambiamenti è comunque necessario se vogliamo capire i meccanismi all’origine delle malattie e progettare trattamenti su misura.

Il nuovo tesoro dei dati sull’epigenomica non fornisce tutte le risposte ma può aiutare i ricercatori a decidere a quali domande rispondere.

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Author: VIS Contributor

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